石化企業(yè)節(jié)水減排工作初探

王曰林，王秋芳，韓佳寧，張丹青，趙維東

(1.寧波中金石化有限公司公用工程部，浙江 寧波 315204；2.寧波中金石化有限公司生產(chǎn)部，浙江 寧波 315204；3.蘭州石化公司公用工程一部，甘肅 蘭州 730060)

1 某石化企業(yè)用水結(jié)構(gòu)

某石化企業(yè)主要是以燃料油(M100、180#)為原料生產(chǎn)芳烴產(chǎn)品，該企業(yè)一期燃料油加工量400 萬(wàn)t，巨大的加工量帶來(lái)了龐大的規(guī)模、較低的熱單耗性能和設(shè)備的高效運(yùn)行，同時(shí)消耗了數(shù)量龐大的工業(yè)用水。工業(yè)用水水效的不斷提高能夠使其整體的能源利用率得到提高，成本就能夠有所下降。因此，水效的提高對(duì)于企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提高具有重要意義[1]。

該企業(yè)購(gòu)入水資源為園區(qū)生產(chǎn)水，主要用于化水裝置制除鹽水、循環(huán)水補(bǔ)水及供外單位蒸汽、工業(yè)水、除鹽水。工業(yè)用水原則流程圖如圖1 所示。

圖1 公司工業(yè)用水原則流程圖

2 石油煉制企業(yè)取水定額

國(guó)家和政府近年來(lái)在水資源利用方面發(fā)布了多項(xiàng)強(qiáng)制和推薦政策，促進(jìn)水資源的綜合利用，也給石化企業(yè)節(jié)水減排、提高水效提出了更高的要求。另外，近年來(lái)，石化企業(yè)的效益較往年有所下降，集團(tuán)公司對(duì)下屬企業(yè)的水資源的高效利用也寄予了更高的期望。石化企業(yè)大力開(kāi)展節(jié)水減排工作迫在眉睫。

2023 年4 月1 日國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)聯(lián)合發(fā)布了GB/T 18916.3—2022《取水定額 第3 部分：石油煉制》取水定額推薦標(biāo)準(zhǔn)如下：

2.1 現(xiàn)有企業(yè)取水定額

現(xiàn)有石油煉制企業(yè)加工噸原(料)油取水量應(yīng)不大于0.60 m3/t。

2.2 新建和改擴(kuò)建企業(yè)取水定額

新建和改擴(kuò)建石油煉制企業(yè)加工噸原(料)油取水量定額應(yīng)不大于0.41 m3/t。

2.3 先進(jìn)企業(yè)取水定額

先進(jìn)石油煉制企業(yè)加工噸原(料)油取水量定額應(yīng)不大于0.31 m3/t。

2.4 某石化企業(yè)近3 年加工噸原(料)油取水量

由表1 可見(jiàn)：該公司2021 年新建、改擴(kuò)建化水、凝結(jié)水、回收水處理等裝置，取水量略有上升。

表1 2020年—2022 年該企業(yè)加工噸原(料)油取水量

整體來(lái)看，該公司近3 年取水量呈下降趨勢(shì)，2022 年取水量較2020 年下降29%，可以證實(shí)該公司2020 年—2022 年在節(jié)水降耗方面作出的管理、技改成效顯著。2022 年取水量高于國(guó)家推薦標(biāo)準(zhǔn)7%，說(shuō)明企業(yè)在節(jié)水降耗工作上有進(jìn)一步的提升空間。

下面就近3 年企業(yè)在節(jié)水方面做出的工藝改進(jìn)、技改、管理提升對(duì)節(jié)水減排的意義和企業(yè)用水存在的問(wèn)題、未來(lái)可提升優(yōu)化的方向進(jìn)行闡述、探討。

3 企業(yè)節(jié)水措施

3.1 近3 年節(jié)水措施

3.1.1 排污水回收擴(kuò)能項(xiàng)目

該企業(yè)含油污水原進(jìn)水為各裝置污水、罐區(qū)污水、汽提凈化水和初期雨水。為降低外排化工園區(qū)污水量，實(shí)現(xiàn)不合格雨水、事故水能夠回收利用至一期循環(huán)水場(chǎng)，降低排污量。新建排污水回收擴(kuò)能項(xiàng)目。主要流程為：在排污水回收單元泵出口不銹鋼管廊處坡口引一路不銹鋼管線沿線埋地至一期循環(huán)水場(chǎng)上地翻入塔底水池，碰頭處離地增加法蘭蝶閥，管線至一循上地后，增加流量計(jì)及跨線。不合格雨水和事故水管線與雨水回收管線之間增加跨線及法蘭蝶閥，在不合格雨水和事故水管線上增加法蘭蝶閥，實(shí)現(xiàn)兩根管線聯(lián)通[2]。

本項(xiàng)目改造后，含油污水系統(tǒng)回收雨水處理量由105 t/h 提升至200 t/h，全量回用到循環(huán)水場(chǎng)，摻入排污水回收單元低鹽分RO 摻水，循環(huán)水水質(zhì)控制穩(wěn)定，污水回用量提升，一期循環(huán)水場(chǎng)的生產(chǎn)水補(bǔ)水量得到降低。實(shí)現(xiàn)了節(jié)水排污。

3.1.2 含鹽污水深度處理項(xiàng)目

企業(yè)建設(shè)初期，含鹽污水經(jīng)過(guò)物理化學(xué)處理后的污水排放至化工園區(qū)管網(wǎng)，因節(jié)水需要，含鹽污水回收裝置進(jìn)行改造，處理后的含鹽污水大部分回收再利用至生產(chǎn)水管網(wǎng)，處理合格的濃水排放到化工園區(qū)管網(wǎng)。

含鹽污水深度處理簡(jiǎn)圖如圖2 所示。含鹽污水深度處理項(xiàng)目投用前后，效益比對(duì)如表2 所示。

表2 含鹽污水排放水回收再利用日效益

圖2 含鹽污水深度處理簡(jiǎn)圖

由表2 可以看出：含鹽污水排放水回收再利用裝置年產(chǎn)出生產(chǎn)水98 萬(wàn)噸，較改造前外購(gòu)生產(chǎn)水減少98 萬(wàn)噸，排污減少98 萬(wàn)噸。達(dá)到了節(jié)能減排的企業(yè)目標(biāo)。

3.1.3 除錳除油擴(kuò)能改造

該公司為進(jìn)一步回收利用廠區(qū)雨水、污水，采用加藥混凝、高效沉淀池、V 型濾池、屏障精濾罐和阻截除油罐進(jìn)行處理，處理后合格的產(chǎn)水進(jìn)入清凈下水裝置進(jìn)行進(jìn)一步處理。

此項(xiàng)目投用后，年節(jié)約生產(chǎn)水用水量328 萬(wàn)t，同時(shí)廠區(qū)雨水的回收利用降低了雨水排放造成的排污量。為企業(yè)節(jié)能減排添磚加瓦。

3.1.4 清凈下水

該公司清凈下水包括過(guò)濾器反洗水、超濾沖洗水、雨水，設(shè)計(jì)初期因濁度高，這些水進(jìn)入含油污水系統(tǒng)進(jìn)行處理。并且一期工業(yè)水管道進(jìn)入該公司界區(qū)后，采用的是碳鋼材質(zhì)，未做防腐措施，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行導(dǎo)致管道腐蝕嚴(yán)重，從邊界到化水約2 700 m，末端鐵離子含量約1 mg/L，遠(yuǎn)高于邊界0.1 mg/L，高含量的鐵離子導(dǎo)致化水前端過(guò)濾設(shè)施鐵污染、反洗頻率高、超濾膜污染，使化水制水率降低、藥劑消耗量增加[3]。

因此，從合理利用水資源和提高化水裝置制水率考慮，通過(guò)技術(shù)改造回收利用過(guò)濾器反洗水、超濾沖洗水、雨水。

技術(shù)改造項(xiàng)目由原水池、高效氣浮沉淀一體化凈水裝置、V 型濾池、自清洗過(guò)濾器、加藥系統(tǒng)、污泥脫水系統(tǒng)等部分組成。來(lái)自不同源頭的水計(jì)入快速混合池并投加PAC 助凝劑?？旎斐貎?nèi)設(shè)置有快速混合攪拌機(jī)，原水與助凝劑充分混合后經(jīng)由底部的管道進(jìn)入絮凝反應(yīng)池。原水、回流污泥及絮凝劑一起進(jìn)入絮凝池，由絮凝攪拌機(jī)進(jìn)行充分的絮凝反應(yīng)后，自流進(jìn)入氣浮沉淀池，密度比水小的顆粒通過(guò)氣浮去除，密度比水大的顆粒通過(guò)沉淀池除去，氣浮沉淀池出水進(jìn)入V 型濾池過(guò)濾，過(guò)濾后進(jìn)入清水池，清水池產(chǎn)水通過(guò)泵提升后進(jìn)入活性炭過(guò)濾器進(jìn)行吸附過(guò)濾，進(jìn)一步去除水中顆粒、COD 等，之后進(jìn)入自清洗過(guò)濾器，去除水中剩余的較大顆粒雜質(zhì)，自清洗過(guò)濾器產(chǎn)水進(jìn)入產(chǎn)水箱，然后通過(guò)外送泵送出凈水站。

污泥脫水：來(lái)自氣浮沉淀池的污泥、浮渣自流進(jìn)入污泥收集池，通過(guò)泵提升后進(jìn)入混凝反應(yīng)箱，在箱內(nèi)投加絮凝劑PAM，然后通過(guò)螺桿泵加壓送入壓力機(jī)脫水，脫水后污泥含水率約為85%，重力下進(jìn)入泥斗儲(chǔ)存，定期車(chē)載外運(yùn)。

新建清凈下水裝置投用前，含油污水系統(tǒng)噸水處理成本2.3 元/t，正式投運(yùn)一年后噸水處理成本0.52 元/t。年節(jié)約生產(chǎn)水量408 萬(wàn)t。

3.2 企業(yè)用水存在的問(wèn)題

3.2.1 循環(huán)水管理指標(biāo)單一

該企業(yè)循環(huán)水場(chǎng)作為用水大戶(hù)之一。外購(gòu)生產(chǎn)水大部分用于循環(huán)水場(chǎng)的補(bǔ)水。企業(yè)將循環(huán)水補(bǔ)新水率作為能效考核指標(biāo)之一。實(shí)際循環(huán)水場(chǎng)的運(yùn)行中濃縮倍數(shù)的影響是多元化的，有蒸發(fā)損失、排污損失、風(fēng)吹損失、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的泄漏損失，需要多元化的管理和監(jiān)督，使循環(huán)水場(chǎng)在水質(zhì)穩(wěn)定的情況下減少補(bǔ)水量。

3.2.2 部分裝置用水計(jì)量器具配備不完善

在水計(jì)量器具的配備原則上，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求水計(jì)量器具的配備應(yīng)該滿足對(duì)各類(lèi)供水進(jìn)行分項(xiàng)計(jì)量，對(duì)取水量、用水量、重復(fù)利用水量、排水量等進(jìn)行分項(xiàng)統(tǒng)計(jì)的需要。該企業(yè)部分裝置沒(méi)有水計(jì)量器具，導(dǎo)致水平衡分析時(shí)，無(wú)法準(zhǔn)確判斷損失水量的原因。

3.3 節(jié)水減排工作的優(yōu)化和實(shí)施

3.3.1 加大節(jié)水減排、工業(yè)用水知識(shí)培訓(xùn)，提高員工參與度

企業(yè)應(yīng)當(dāng)在宣傳欄設(shè)置節(jié)水減排的宣傳畫(huà)冊(cè)，為企業(yè)職工宣貫國(guó)家節(jié)水法律法規(guī)、政策制度、節(jié)水方法方式。為企業(yè)的能源管理人員提供向水效先進(jìn)企業(yè)考察交流的機(jī)會(huì)，學(xué)習(xí)節(jié)水減排先進(jìn)企業(yè)的管理經(jīng)驗(yàn)和先進(jìn)工藝技術(shù)。為裝置操作人員普及節(jié)水的方法，培訓(xùn)計(jì)量器具的性能、日常維護(hù)和使用方法等技術(shù)問(wèn)題，將水計(jì)量、器具維護(hù)等知識(shí)列入定期考試的題庫(kù)中。設(shè)立水效先進(jìn)班組的獎(jiǎng)懲管理模式，使廣大職工的要我節(jié)水轉(zhuǎn)變?yōu)槲乙?jié)水。安排公司能源、計(jì)量、儀表等相關(guān)人員參加先進(jìn)的計(jì)量交流、培訓(xùn)會(huì)議，提高管理人員專(zhuān)業(yè)知識(shí)素養(yǎng)。企業(yè)的能源管理部門(mén)積極宣傳國(guó)家節(jié)水降耗政策，定期開(kāi)展各裝置班組節(jié)水降耗合理化建議征集活動(dòng)，通過(guò)學(xué)習(xí)加深廣大職工對(duì)節(jié)水降耗的認(rèn)知，提高廣大職工節(jié)水降耗的主觀能動(dòng)性。

3.3.2 循環(huán)水濃縮倍數(shù)優(yōu)化

循環(huán)水的濃縮倍數(shù)是指循環(huán)水中的含鹽量或某種離子的濃度與新鮮補(bǔ)充水中的含鹽量或某種離子的濃度比。影響因素有蒸發(fā)損失(E)、排污損失(B)、風(fēng)吹損失(D)、循環(huán)冷卻系統(tǒng)的滲漏損失(F)。知道系統(tǒng)中循環(huán)水量R和濃縮倍數(shù)K，就可以估算出蒸發(fā)量、排污量以及補(bǔ)充水量等操作參數(shù)。

提高濃縮倍數(shù)主要有以下途徑：(1) 工藝介質(zhì)不發(fā)生泄漏。在生產(chǎn)運(yùn)行中，由于腐蝕的存在，裝置換熱器會(huì)發(fā)生不可避免的泄漏，造成循環(huán)水污染。為使水質(zhì)盡快恢復(fù)，通常需要進(jìn)行系統(tǒng)置換，置換就會(huì)使生產(chǎn)水或回用水耗用增加，使循環(huán)水不能得到有效的濃縮。(2)系統(tǒng)生產(chǎn)保持正常負(fù)荷，避免低負(fù)荷運(yùn)行。公司因?yàn)樯a(chǎn)調(diào)整需要，如果低負(fù)荷運(yùn)行，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)產(chǎn)生熱量較少，循環(huán)水的蒸發(fā)量少，濃縮倍數(shù)也會(huì)難以得到提高。(3)酸投加及時(shí)適量。冷卻水在冷卻塔內(nèi)的噴淋曝氣的過(guò)程中，水中游離態(tài)的二氧化碳不斷逸出，使循環(huán)水的pH 值上升，腐蝕傾向減小，結(jié)垢傾向增加，在換熱設(shè)備管壁處嚴(yán)重的結(jié)垢，影響設(shè)備的換熱效率，從而增加了循環(huán)水的用量，增加了循環(huán)水的補(bǔ)充水量。因此，水質(zhì)穩(wěn)定和加酸的及時(shí)適量可以節(jié)約補(bǔ)充水量。

3.3.3 完善工業(yè)用水計(jì)量器具

計(jì)量器具的配備對(duì)于節(jié)水降耗管理的重要性不言而言。沒(méi)有計(jì)量就沒(méi)有管理。實(shí)際企業(yè)在生產(chǎn)中，往往由于技改的不合理或私拉亂接情況導(dǎo)致水的部分去向無(wú)法管控。因此，依據(jù)國(guó)標(biāo)完善水計(jì)量器具顯得尤為重要。

3.3.4 提高水重復(fù)利用率

該企業(yè)水量來(lái)源主要有外購(gòu)水量和重復(fù)利用水量。外購(gòu)水量作為直觀的水量使用情況，變化幅度可以通過(guò)計(jì)量數(shù)據(jù)直觀地看到。重復(fù)利用水量需要對(duì)企業(yè)工業(yè)用水工藝流程全面掌握的情況下，對(duì)水重復(fù)利用水率進(jìn)行指標(biāo)管控。

近年來(lái)，隨著石油化工企業(yè)對(duì)節(jié)水減排問(wèn)題重視程度的不斷提高，通過(guò)改進(jìn)循環(huán)水利用系統(tǒng)、污水處理系統(tǒng)，提高循環(huán)水、中水、污水的回用率和重復(fù)利用率，促使行業(yè)整體的水資源利用效率不斷提升，基本達(dá)到零排放。數(shù)據(jù)顯示，2019 年中石化水重復(fù)利用率達(dá)到96%以上。該企業(yè)目前并未將水重復(fù)利用率作為水效提升的指標(biāo)進(jìn)行管控。

尤其在近些年國(guó)家統(tǒng)計(jì)公報(bào)顯示石化企業(yè)利潤(rùn)同比下行的階段，企業(yè)效益的提升對(duì)水重復(fù)利用率的管控迫在眉睫。近3 年該企業(yè)水重復(fù)利用率如表3 所示。

表3 2020年—2022 年水重復(fù)利用率

從上表3 可見(jiàn)：提高重復(fù)利用水量就能夠提升水重復(fù)利用率，將水重復(fù)利用率作為水效提升的關(guān)鍵指標(biāo)能夠?qū)ζ髽I(yè)的節(jié)水降耗起到積極意義。

4 結(jié)語(yǔ)

作為石油煉制規(guī)上企業(yè)，對(duì)標(biāo)2023 年4 月國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理局發(fā)布的《2022 年重點(diǎn)用水企業(yè)、園區(qū)水效領(lǐng)跑者名單公示—國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局(有效期兩年)》石油煉化行業(yè)水效先進(jìn)企業(yè)尚有進(jìn)步空間，節(jié)水降耗是長(zhǎng)期工作，需要持之以恒，不斷優(yōu)化提升。

總而言之，節(jié)水減排工作的落實(shí)效果不僅影響著石油化工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，還直接影響著我國(guó)的環(huán)境狀況及社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r。因此，石油化工企業(yè)應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)節(jié)水減排的重視，學(xué)習(xí)先進(jìn)的節(jié)水減排經(jīng)驗(yàn)及技術(shù)，實(shí)現(xiàn)水資源的循環(huán)利用，避免不必要的水浪費(fèi)，推動(dòng)企業(yè)向健康穩(wěn)定的方向發(fā)展。